KR20160144323A

KR20160144323A - 배터리 교환장치

Info

Publication number: KR20160144323A
Application number: KR1020160070279A
Authority: KR
Inventors: 주승돈; 이재상
Original assignee: 주승돈; 이재상
Priority date: 2015-06-08
Filing date: 2016-06-07
Publication date: 2016-12-16

Abstract

본 발명은 배터리 교환장치를 개시한다. 본 발명의 일 실시예에 의한 배터리 교환장치는, 전기에너지에 의하여 구동되는 운송장치에 교환 가능하게 마련되는 배터리의 재 사용을 위한 것으로서, 배터리가 출입 가능한 복수의 삽입구가 마련되어 내외부로 배터리가 출입 가능한 본체유닛, 본체유닛으로 삽입된 배터리를 충전시키거나 기 충전된 배터리로 교환시키는 교환유닛 및 복수의 삽입구를 개폐시키는 개폐유닛을 포함한다. 이러한 구성에 의하면, 장소에 구애 없이 운송장치의 배터리 각각에 대한 교환 및 충전이 가능해진다.

Description

배터리 교환장치{BATTERY EXCHANGE DEVICE}

본 발명은 배터리 교환장치에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 전기 이륜차와 같은 전기를 이용하는 소형의 구동에 탑재되는 배터리를 간단한 조작을 통해 교체 및 충전할 수 있는 배터리 교환장치에 관한 것이다.

최근 전기 오토바이 및 전기 스쿠터를 포함한 전기 이륜차 시장은 시장 확대와 새로운 경쟁사들의 시장 진입에 따라 판매 대수가 점차 증가하고 있는 추세이다. 종래의 전기 자동차 및 전기 이륜차는 충전시설이 구축된 장소에서 쉽게 충전할 수 있는 플러그인(plug-in) 형태로 개발되어 양산되고 있으나, 기존의 내연기관을 사용한 자동차 대비 낮은 동적 성능 및 편의성으로 인하여 보급률이 높지 않다. 특히, 전기 오토바이의 경우에는 가까운 거리의 외출 용도로만 사용되고 있으며, 배달 업종 등의 업무 및 사업 용도로는 사용이 많지 않은 실정이다.

종래의 전기 오토바이의 경우, 성능 향상을 위하여 운행거리를 증가시키고 100cc 이상 급의 성능을 발현할 수 있도록 고성능의 모터와, 대용량의 배터리를 탑재하는 방안이 개발되었으나, 고성능의 모터로 인하여 배터리 소모 시간이 가속되고, 증가된 배터리 무게로 인해 충전시간이 증가되었으며, 그 외 배터리 가격이 오토바이 가격의 절반에 육박하여 가격 경쟁력이 저하되는 문제점이 있었다.

이에 따라, 근래에는 전기 오토바이와 같은 전기 이륜차의 구동력 공급성 향상에 대한 다양한 연구가 지속적으로 이루어지고 있는 추세이다.

국내등록특허 제10-1373598호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 전기 이륜차에 탑재 가능한 배터리를 용이하게 교환 및 충전할 수 있는 배터리 교환장치를 제공하고자 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 배터리 교환장치는 전기에너지에 의하여 구동되는 운송장치에 교환 가능하게 마련되는 배터리의 재 사용을 위한 것으로서, 상기 배터리가 출입 가능한 복수의 삽입구가 마련되어 내외부로 상기 배터리가 출입 가능한 본체유닛, 상기 본체유닛으로 삽입된 상기 배터리를 충전시키거나 기 충전된 배터리로 교환시키는 교환유닛 및 상기 복수의 삽입구를 개폐시키는 개폐유닛을 포함한다.

일측에 의하면, 상기 본체유닛의 적어도 일측에는 터치 스크린이 구비되는 디스플레이부가 마련된다.

일측에 의하면, 상기 교환유닛은, 상기 복수의 삽입구와 연통하도록 상기 본체유닛의 내부를 향해 연장되어 상기 배터리가 삽입 가능한 복수의 교환공간을 구비하는 교환부 및 상기 복수의 교환공간으로 삽입된 상기 배터리와 각각 전기적으로 접속되어 충전시키는 충전부를 포함한다.

일측에 의하면, 상기 본체유닛의 상기 복수의 교환공간에는 상기 배터리의 삽입 및 배출을 지지하기 위한 받침대가 각각 마련된다.

일측에 의하면, 상기 충전부는 상기 복수의 교환공간으로 삽입되는 상기 배터리의 삽입 방향을 기준으로 상기 배터리의 삽입단과 접속 가능하도록 상기 복수의 교환공간 내에 각각 마련된다.

일측에 의하면, 상기 개폐유닛은 상기 복수의 삽입구에 각각 대응되도록 복수개 마련된다.

일측에 의하면, 상기 개폐유닛은, 상기 삽입구를 선택적으로 개방 및 폐쇄 가능하도록 슬라이딩 구동 가능한 다관절 도어, 상기 다관절 도어를 구동시키는 구동원 및, 상기 다관절 도어가 상기 삽입구를 개방 및 폐쇄시키도록 슬라이딩되는 방향을 전환시키도록 가이드하는 가이더를 포함한다.

일측에 의하면, 상기 교환유닛은 상기 배터리를 충전시키기 위한 전력공급부가 더 구비되고, 상기 전력공급부는 적어도 태양전지, 연료전지, 풍력, 조력, 지열 가운데 어느 하나의 신재생 에너지원이다.

일측에 의하면, 상기 배터리의 충전 정보 및 교환 정보를 실시간으로 획득하여 제어하는 제어유닛을 포함하며, 상기 제어유닛은, 상기 복수의 배터리 각각에 대한 전압 및 전류를 측정하는 센서부 및 상기 센서부로부터 측정된 정보로 상기 복수의 배터리 각각에 대한 충전 성능을 분석하는 분석부를 포함한다.

일측에 의하면, 상기 제어유닛은 상기 센서부로부터 측정된 정보를 취합하여 상기 분석부로 전송하는 취합부를 포함한다.

상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의하면, 첫째, 복수의 교환공간 각각에 삽입된 배터리를 각각 충전시킬 수 있음에 따라, 충전성과 교환성을 향상시킬 수 있게 된다.

둘째, 소형의 표준화된 배터리를 사용하여 전기오토바이의 성능을 향상시키고 편의성을 증가시킬 수 있다.

셋째, 배터리 교환장치가 도심 곳곳에 설치될 수 있어 장소에 구애 받지 않고 배터리를 교환할 수 있다.

넷째, 배터리의 충전뿐만 아니라 교환도 가능함으로써, 충전하는 데 필요한 시간을 감소시킬 수 있고, 급속충전으로 인해 배터리 수명이 단축되는 문제를 해결할 수 있다.

다섯째, 배터리 충전을 위한 에너지원으로 신재생에너지를 활용하므로 친환경의 저가 에너지원 사용이 가능하여 운영 비용을 절약할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 배터리 교환장치의 사시도,
도 2는 도 1에 도시된 본체유닛에 디스플레이부와 디지털 사이니지가 마련된 상태를 개략적으로 도시한 사시도,
도 3은 도 1에 도시된 배터리 교환장치의 교환유닛 및 개폐유닛의 구성을 개략적으로 도시한 사시도,
도 4는 도 3에 도시된 개폐유닛의 구성을 개략적으로 도시한 단면도,
도 5는 배터리와 교환공간에 가이드 돌기와 가이드 홈이 마련된 상태를 개략적으로 도시한 사시도,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 배터리 교환장치에 제어유닛이 마련된 변형예를 개략적으로 도시한 도면,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 배터리 교환장치에 배터리 충전 현황을 알려주는 통신부가 내장된 형태를 개략적으로 도시하는 도면,
도 8은 본 발명에 의한 일 실시예에 의한 배터리 교환장치의 교환유닛의 변형예를 개략적으로 도시한 사시도,
도 9는 본 발명에 의한 일 실시예에 의한 배터리 교환장치의 충전부의 변형예를 개략적으로 도시한 사시도이다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상이 그와 같은 실시예에 제한되지 않고, 본 발명의 사상은 실시예를 이루는 구성요소의 부가, 변경 및 삭제 등에 의해서 다르게 제안될 수 있을 것이나, 이 또한 발명의 사상에 포함되는 것이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 배터리 교환장치(1)는 본체유닛(10), 교환유닛(20) 및 개폐유닛(50)을 포함한다.

한편, 본 발명에 의한 배터리 교환장치(1)에 투입되고 교환되는 배터리(B)는 소형화된 표준 배터리로 구비될 수 있다. 이러한 표준 배터리를 사용함에 따라 전기오토바이(M)와 같은 운송장치의 성능을 향상시킬 수 있으며, 편의성을 증가시킬 수 있는 장점이 있다. 일례로, 고성능 전기오토바이(M)를 제작하고자 하는 경우에는, 고성능 모터와 다수개의 표준화된 배터리(B)를 탑재할 수 있고, 전기자전거 등의 초소형 운송기기를 제작하는 경우에는 최소 1개의 배터리(B)를 탑재하도록 함으로써 배터리(B)의 개수에 따른 다양한 성능을 구현할 수 있는 효과가 있다.

상기 본체유닛(10)은 도 1의 도시와 같이, 배터리(B)가 삽입 가능한 복수의 삽입구(11)를 구비하는 배터리 교환장치(1)의 외관을 형성한다. 이러한 본체유닛(10)은 도심 곳곳에 설치될 수 있으며, 이동이 편리한 규격으로 마련된다. 본 실시예에서는 상기 본체유닛(10)은 음료수 자판기와 유사한 규격을 가지는 것으로 예시하며, 수 kg에서 수십 kg 이내의 전기 이륜차 즉, 전기오토바이(M)용 소형 배터리(B)의 교환을 위한 본체인 것으로 예시한다.

보다 구체적으로 본 실시예에서는, 상기 본체유닛(10)이 대략 가로 1m, 세로 2m 및 높이 1.5m 크기의 협소한 공간 내에 타 장치 없이 단독으로 본체유닛(10)이 설치되는 것으로 예시한다. 이러한 본체유닛(10)의 규격은 일 예일 뿐, 도시 및 설명의 예로 한정되지 않음은 당연하다.

또한, 상기 본체유닛(10)의 적어도 일측에는 터치 스크린이 구비되는 디스플레이부(12)가 마련된다. 도 1의 도시 기준으로, 상기 복수의 삽입구(11)는 본체유닛(10)의 전면에 마련되고 디스플레이부(12)는 측면에 마련되는 것으로 예시한다. 상기 디스플레이부(12)는 자세히 도시되지 않았으나, 배터리(B)의 교환 방법, 결제 정보, 실시간 교통 정보 등과 같은 소정 정보가 디스플레이될 수 있으며, 이러한 정보를 기반으로 사용자는 디스플레이부(12)를 터치 조작하여 배터리(B)를 용이하게 충전 및 교환한다.

아울러, 도 2의 도시와 같이, 상기 본체유닛(10)의 후면에는 디지털 디스플레이어를 활용한 디지털 사이니지(D)가 구비될 수 있다. 상기 디지털 사이니지(D)는 네트워크로 연결되어 원격으로 동영상 광고, 기타 컨텐츠 정보를 한꺼번에 제어할 수 있고, 주목성이 뛰어나 정보 전달력이 우수한 특징이 있다. 따라서, 상기 본체유닛(10)이 공공장소에 설치 가능함에 따라, 디지털 사이니지(D)를 통해 공공을 대상으로 한 정보 제공 및 각종 광고 매체로 활용할 수 있는 장점이 있다.

상기 교환유닛(20)은 본체유닛(10)으로 삽입된 배터리(B)를 충전시킴과 아울러, 기 충전된 배터리(B)로 교환시킨다. 이하에서는, 설명의 편의를 위해 충전이 필요한 방전된 배터리(B)를 방전 배터리(Bo)로 지칭하고, 충전이 완료되어 재 사용이 가능한 충전 배터리(Bf)로 지칭하여 설명한다.

한편, 상기 교환유닛(20)는 운행에 의해 방전된 방전 배터리(Bo)가 적어도 하나 이상 삽입될 수 있고, 충전된 충전 배터리(Bf)가 교환될 수 있다. 이 때, 상기 교환유닛(20)으로 투입되는 방전된 방전 배터리(Bo)의 개수만큼 충전된 배터리(Bf)로 교환될 수 있다. 일례로, 전기오토바이(M)는 성능에 따라 최소 1개 또는 그 이상의 개수로 배터리(B)를 탑재할 수 있다. 고성능의 전기오토바이(M)는 성능 향상을 위하여 다수 개의 배터리(B)를 탑재할 수 있고, 교환유닛(20)로 투입될 배터리(B)의 수가 증가할 수 있다.

이러한 교환유닛(20)은 도 3 및 도 4의 도시와 같이, 교환부(30)와 충전부(40)를 포함한다.

상기 교환부(30)는 본체유닛(10)에 관통 형성된 복수의 삽입구(11)와 연통하도록 본체유닛(10)의 내부를 향해 연장되어 배터리(B)가 삽입 가능한 교환공간(31)을 구비한다. 이러한 교환공간(31)에는 배터리(B)의 삽입 및 배출을 지지하기 위한 받침대(32)가 각각 마련된다.

한편, 본 실시예에 의하면, 상기 복수의 삽입구(11)는 본체유닛(10)의 전면에 상호 등간격으로 이격되도록 다열 및 다행으로 형성되며, 이러한 다열 및 다행 형성된 복수의 삽입구(11)에 대응하여 복수의 교환공간(31)도 다열 및 다행으로 본체유닛(10)의 내부에 마련된다. 이때, 상기 복수의 삽입구(11) 및 교환공간(31)의 개수 및 형상은 도시된 예로 한정되지 않는다.

상기 충전부(40)는 교환부(30)로 삽입된 배터리(B)와 전기적으로 접속되어 충전시킨다. 이러한 충전부(40)는 도 4의 도시와 같이, 복수의 교환공간(31)으로 삽입되는 배터리(B)의 삽입 방향을 기준으로 배터리(B)의 삽입단과 접속 가능하도록 복수의 교환공간(31) 내에 각각 복수개 마련된다. 즉, 상기 배터리(B)는 삽입구(11)를 통해 교환공간(31)으로 삽입됨으로써, 충전부(40)와 전기적으로 연결되어 충전된다.

한편, 상기 충전부(40)는 배터리(B)를 충전시키기 위한 전력을 공급하기 위한 전력공급부(41)를 포함한다. 여기서, 상기 전력공급부(41)의 배터리 교환장치(1)로 투입되는 배터리(B)의 충전을 위한 전력은 다양한 형태의 전력원으로부터 공급받을 수 있다. 일례로, 상기 전력공급부(41)는 태양전지로 구비될 수 있다. 바람직하게는, 상기 전력공급부(41)가 태양전지로 구비될 경우, 본체유닛(10)의 상면에 구비될 수 있다. 상기 전력공급부(41)는 태양전지에 한정되지 않으며, 연료전지, 풍력, 조력, 지열 등 다양한 신재생에너지원 중 적어도 어느 하나를 활용할 수 있다.

상기 개폐유닛(50)은 복수의 교환공간(31)을 각각 개폐시킨다. 상기 개폐유닛(50)은 복수의 삽입구(11)에 각각 대응되도록 복수개 마련된다. 이러한 개폐유닛(50)은 도 2 및 도 3의 도시와 같이, 다관절 도어(51), 구동원(52) 및 가이더(53)를 포함한다.

상기 다관절 도어(51)는 삽입구(11)를 선택적으로 개방 및 폐쇄 가능하도록 슬라이딩 구동 가능하다. 이러한 다관절 도어(51)는 배터리(B)가 삽입 및 배출되는 방향에 나란하게 왕복 슬라이딩 가능하도록 마련되어, 삽입구(11)를 개폐시킨다. 이러한 다관절 도어(51)는 도 4의 (a)와 같이 S1방향으로 슬라이딩되어 삽입구(11)를 폐쇄시키며, 도 4의 (b)와 같이 S2방향으로 슬라이딩되어 삽입구(11)를 개방시킨다.

상기 구동원(52)은 다관절 도어(51)를 구동시킨다. 상기 구동원(52)은 회전 모터를 포함하며, 회전 모터를 포함하는 구동원(52)의 적어도 일부 외주면에는 다관절 도어(51)와 맞물리는 톱니바퀴(54)가 마련된다. 이에 따라, 상기 구동원(52)이 회전되어 회전력을 발생시키면, 구동원(52)과 톱니바퀴(54)에 의해 연결된 다관절 도어(51)가 배터리(B)의 삽입 및 배출방향에 나란하게 슬라이딩 구동된다. 즉, 일종의 래크와 피니언과 같이, 상기 다관절 도어(51)와 구동원(52)은 상호 연결되어, 구동원(52)의 회전력이 직선 왕복 구동력으로 변환되어 다관절 도어(51)를 구동시킨다.

상기 가이더(53)는 다관절 도어(51)가 삽입구(11)를 개방 및 폐쇄시키도록 슬라이딩되는 방향을 전환시킨다. 보다 구체적으로, 상기 가이더(53)는 도 4의 도시와 같이, 배터리(B)가 삽입되는 방향에 나란하게 슬라이딩되는 다관절 도어(51)를 삽입구(11)의 개방 및 폐쇄시키는 방향 즉 삽입방향에 대해 직교하는 방향으로 슬라이딩 방향을 전환시킨다.

한편, 도 5의 도시와 같이, 상기 배터리(B)의 외면에는 삽입구(11)를 통해 교환공간(31)으로 정위치 삽입됨을 가이드하기 위한 가이드 돌기(33)가 적어도 하나 마련된다. 또한, 상기 가이드 돌기(33)에 대응하여 삽입구(11)로부터 연장된 적어도 하나의 가이드 홈(34)이 교환공간(31)에 마련된다. 이러한 교환공간(31)과 배터리(B)에 마련되는 가이드 홈(34) 및 가이드 돌기(33)의 결합으로 인해, 배터리(B)가 정위치로 유동 없이 교환공간(31)내로 삽입 및 배출될 수 있게 된다.

상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 배터리 교환장치(1)의 교환동작을 도 1 내지 도 4를 참고하여 설명한다.

먼저, 사용자가 전기오토바이(M)에서 방전된 배터리(Bo)를 분리할 수 있다. 사용자는 디스플레이부(12)를 통해 배터리 교환방법을 숙지하고 난 후 교환할 배터리(B)의 개수를 선택할 수 있고, 배터리(B)의 개수에 따른 비용을 결제할 수 있다. 그 다음에, 사용자의 조작에 의해 상기 본체유닛(10)의 복수의 삽입구(11) 중에서 충전이 완료된 충전 배터리(Bf)가 삽입되지 않은 삽입구(11)를 도 2 및 도 3와 같이 개방하여 방전 배터리(Bo)를 삽입한다.

보다 구체적으로, 상기 방전 배터리(Bo)를 삽입하고자 하는 삽입구(11)에 대응되는 다관절 도어(51)가 구동원(52)의 구동력에 의해 도 4의 (b)와 같이 S2방향으로 슬라이딩된다. 이때, 상기 다관절 도어(51)의 슬라이딩 방향은 가이더(53)에 의해 가이드된다. 이렇게 개방된 삽입구(11)를 통해 교환공간(31)으로 방전 배터리(Bo)가 삽입되면, 충전부(40)와 접속되어 충전된다. 한편, 상기 방전 배터리(Bo)가 교환공간(31)에서 충전되는 동안에는, 다관절 도어(51)가 도 4의 (a)와 같이 S1방향으로 다시 슬라이딩되어 삽입구(11)를 폐쇄시킨다.

이때, 상기 복수의 교환공간(S) 중 일부에는 이미 충전이 완료된 충전 배터리(Bf)가 내장되어 있다. 그로 인해, 사용자는 방전 배터리(Bo)가 완전히 충전되기까지 대기하거나, 기 충전된 충전 배터리(Bf)를 교환공간(31)으로부터 인출하여 교환한다.

본 발명에 의한 배터리 교환장치(1)는 장소에 구애 받지 않고 어디에나 설치될 수 있으며, 소형화된 표준 배터리(B)를 사용함에 따라 전기오토바이(M)의 종류에 관계없이 원하는 개수만큼 교환할 수 있는 장점이 있다.

도 5를 참고하면, 제어유닛(60)을 포함하는 배터리 교환장치(1)의 변형예가 도시된다. 상기 제어유닛(60)은 복수의 배터리(B)의 충전 및 교환 정보를 획득하여 분석하며, 이를 위해, 센서부(61) 및 분석부(62)를 포함한다.

상기 센서부(61)는 배터리(B)의 전압 및 전류를 측정한다. 상기 센서부(61)는 복수의 배터리(B)를 각각 충전시키는 복수의 충전부(40)에 각각 마련되어, 충전부(40)의 전압 및 전류를 측정하는 센서이다.

상기 분석부(62)는 센서부(61)로부터 측정된 정보로 복수의 배터리(B)의 충전 및 교환 상태를 분석하다. 이때, 상기 센서부(61)로부터 측정된 복수의 배터리(B)에 대한 정보는 취합부(63)에 의해 취합되어 분석부(62)로 제공된다.

상기 분석부(62)는 제공된 복수의 배터리(B) 각각의 정보에 근거하여 시간에 따른 복수의 배터리(B) 각각에 대한 전압 및 전류 값을 분석한다. 예컨대, 상기 센서부(61)가 제1 내지 제4배터리(B1)(B2)(B3)(B4)에 대한 전압 및 전류값을 센싱하여 취합부(63)를 통해 분석부(62)로 전달하면, 분석부(62)는 이를 분석하여 도 5의 (a) 그래프와 같이 제1 내지 제3배터리(B1)(B2)(B3)의 전압 및 전류값이 기준치 이상의 정상 범위임을 모니터링한다. 아울러, 상기 분석부(62)는 기준치 이하의 전압 및 전류값이 센싱된 제4배터리(B4)를 모니터링하여 비정상 상태임을 확인하다.

이러한 제어유닛(60)은 복수의 배터리(B) 각각에 대한 개별적인 충전 상태를 모니터링하여 비정상 충전 성능을 보이는 배터리를 사전에 감지하여 교환 가능하도록 사용자나 작업자에게 인지시킨다. 이로 인해, 상기 배터리 교환장치(1)는 배터리(B)의 수명 관리가 보다 용이해진다.

한편, 상기 제어유닛(60)을 통해 모니터링된 배터리(B)의 충전 및 교환 정보는 도 1에 도시된 것과 같은 본체유닛(10)의 디스플레이부(12)를 통해 표시되어, 작업자나 사용자에게 제공될 수 있다.

도 6을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 배터리 교환장치(1)의 본체유닛(10)에 통신부(70)가 내장된 변형예가 도시된다.

상기 통신부(70)는 적어도 하나의 충전중인 배터리(B)의 개수, 충전 배터리(Bf)의 보유 개수 또는 배터리(B) 충전 상태 정보를 실시간으로 제공할 수 있는 배터리 충전 현황 관리시스템으로 구축될 수 있다. 복수의 지역에 설치된 복수의 배터리 교환장치(1)에 내장된 통신부(70) 즉, 배터리 충전 현황 관리시스템은 충전된 배터리(Bf) 개수, 배터리(B) 별로 완전히 충전되는 데까지 걸리는 충전 시간 정보 등을 관리하는 역할을 할 수 있다.

한편, 상기 배터리 교환장치(1) 마다 내장된 통신부(70)로부터 발생되는 배터리(B) 관련 정보는 유선 또는 무선 방식으로 교환기 관리 총괄 시스템(71)에 의해 중앙 서버로 집결될 수 있다.

또한, 각각의 배터리 교환장치(1)에 구비된 배터리(B) 정보는 전기오토바이(M)를 운행하는 운전자의 스마트 디바이스(80)로 실시간 전송될 수 있다. 사용자는 스마트 디바이스(80)를 통하여 배터리 교환장치(1)의 위치 정보, 충전된 배터리(Bf)의 개수 등을 파악할 수 있고, 특정 배터리 교환장치(1)를 선택하여 배터리(B) 교환 예약을 신청할 수 있어 편의성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

도 8을 참고하면, 본 발명에 의한 다른 실시예에 의한 교환유닛(120)의 구성이 도시된다. 참고로, 상기 교환유닛(120) 및 개폐유닛(150)의 구성을 제외한 구성은 도 1 내지 도 4의 도시와 동일하므로, 동일 참조부호를 부여하여 설명한다.

도 8과 같이, 다른 실시예에 의한 교환유닛(120)은 본체유닛(10)에 회동 가능하게 장착되며, 선택적으로 개폐되는 배터리 삽입부(121)가 구비될 수 있다. 상기 배터리 삽입부(121)는 일종의 도어로써, 배터리(B)가 삽입 가능한 복수의 교환공간(31)이 마련된다.

또한, 상기 교환유닛(120)에는 본체유닛(10)에 착탈 가능하게 설치될 수 있고, 배터리 삽입부(121)와 결합되어 배터리 삽입부(121)의 회동력을 조절하는 회동조절장치(122)를 포함할 수 있다.

일례로, 상기 배터리 삽입부(121)는 공지의 냉장고 홈바와 유사한 원리로 작동할 수 있다. 보다 상세하게는, 회동조절장치(122)는 배터리 삽입부(121)가 기설정된 각도로 회동 가능하도록 댐핑 힌지로 구비될 수 있다. 운전자가 디스플레이부(12)를 통해 교환할 배터리 개수를 선택하고, 결제가 완료되면 교환유닛(120)의 전면을 눌러 배터리 삽입부(121)를 개방할 수 있다.

상기 댐핑 힌지를 포함하는 회동조절장치(122)는 배터리 삽입부(121)와 본체유닛(10) 사이에 적어도 하나 이상 구비될 수 있다. 상기 회동조절장치(122)는 본체유닛(10)에 삽입되는 힌지 하우징(123)과, 힌지 하우징(123) 내부에 구비되는 제1 힌지 캠(124), 제1 힌지 캠(124)과 결합되는 제2 힌지 캠(125), 힌지 캠(124, 125)의 회전을 제어하는 탄성부재(126)를 포함할 수 있다.

상기 제2 힌지 캠(125)은 힌지 하우징(123) 내에서 상기 댐핑 힌지의 중심축 방향을 따라 직선 왕복운동을 할 수 있다. 이 때, 상기 힌지 하우징(123)과 제2 힌지 캠(125)의 일 면은 평면 형상으로 제작되어 제2 힌지 캠(125)이 힌지 하우징(123) 내에서 회전하는 것을 방지할 수 있다.

상기 제1 힌지 캠(124)은 힌지 하우징(123)에 수용될 수 있고, 힌지 하우징(123)에 대하여 댐핑 힌지인 회동조절장치(122)의 중심축을 중심으로 회전될 수 있다. 상기 제1 힌지 캠(124)은 캠 면을 따라 미끄럼 접촉하면서 회동될 수 있다.

상기 탄성부재(126)는 압축 코일 스프링으로 구비될 수 있고, 힌지 하우징(123)에 수용되어 힌지 캠(124, 125)을 밀착시키는 방향으로 탄성력을 제공할 수 있다. 이 때, 결합 핀(129)의 일 측이 제1 힌지 캠(124)에 결속되어 힌지 캠(124, 125)이 힌지 하우징(123)에서 이탈되는 것을 방지할 수 있다.

상기 댐핑 힌지의 댐핑 수단은 댐핑 하우징(128)과, 댐핑 하우징(128)에서 회전하는 회전 부재(127)로 구성될 수 있다. 이 때, 회전 부재(127)는 댐핑 하우징(128)에 형성된 관통홀(130)에 수용되어 결합될 수 있다.

또한, 상기 교환유닛(120)은 도 9의 도시와 같이, 방전된 배터리(Bo)를 충전시키는 충전부(140)가 마련된다. 아울러, 상기 교환유닛(120)은 삽입된 방전된 배터리(Bo)를 이송시키는 자동 이송 장치(150)가 구비될 수 있다. 상기 배터리 삽입부(121)를 통해 투입된 방전된 배터리(Bo)는 자동 이송 장치(150)에 의해 고속 또는 완속으로 이송될 수 있다.

상기 자동 이송 장치(150)에 의해 이송된 방전된 배터리(Bo)는 충전부(140)에 의해 충전될 수 있고, 충전된 배터리(Bf)는 다시 자동 이송 장치(150)에 의해 이송되어 본체유닛(10)의 외부로 자동으로 배출될 수 있다.

일례로, 상기 자동 이송 장치(150)는 왕복 구동 가능한 컨베이어나 이송롤러와 같은 이송수단(151)을 포함하여, 이송수단(151)을 따라 방전된 배터리(Bo)가 이송되어 충전부(140)에 의해 충전될 수 있고, 충전된 배터리(Bf)가 다시 상기 이송수단을 따라 본체유닛(10)의 외부로 배출될 수 있다.

보다 상세하게는, 상기 자동 이송 장치(150)에는 투입된 방전된 배터리(Bo)가 안착되는 배터리 받침대(미도시)가 구비될 수 있다. 상기 배터리 받침대에 안착된 방전된 배터리(Bo)들은 이송 롤러에 의해 충전부(140)로 이송될 수 있다. 이 때, 상기 배터리 받침대와 각각 연결되는 제어부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 상기 제어부는 방전된 배터리(Bo)가 상기 배터리 받침대에 안착된 여부를 판단할 수 있고, 방전된 배터리(Bo)가 안착된 것을 인식하면 이송수단(151)을 구동시킬 수 있다. 또한, 상기 교환유닛(120)의 외부로는 충전된 배터리(Bf)만을 토출시킬 수 있도록 제어할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

1: 배터리 교환장치 10: 본체유닛
11: 삽입구 12: 디스플레이부
20: 교환유닛 30: 교환부
31: 교환공간 32: 받침대
40: 충전부 41: 전력공급부
50: 개폐유닛 51: 다관절 도어
52: 구동원 53: 가이더
B: 배터리

Claims

전기에너지에 의하여 구동되는 운송장치에 교환 가능하게 마련되는 배터리의 재 사용을 위한 배터리 교환장치에 있어서,
상기 배터리가 출입 가능한 복수의 삽입구가 마련되어 내외부로 상기 배터리가 출입 가능한 본체유닛;
상기 본체유닛으로 삽입된 상기 배터리를 충전시키거나 기 충전된 배터리로 교환시키는 교환유닛; 및
상기 복수의 삽입구를 개폐시키는 개폐유닛;
을 포함하는 배터리 교환장치.
제1항에 있어서,
상기 본체유닛의 적어도 일측에는 터치 스크린이 구비되는 디스플레이부가 마련되는 배터리 교환장치.
제1항에 있어서,
상기 교환유닛은,
상기 복수의 삽입구와 연통하도록 상기 본체유닛의 내부를 향해 연장되어 상기 배터리가 삽입 가능한 복수의 교환공간을 구비하는 교환부; 및
상기 복수의 교환공간으로 삽입된 상기 배터리와 각각 전기적으로 접속되어 충전시키는 충전부;
를 포함하는 배터리 교환장치.
제3항에 있어서,
상기 본체유닛의 상기 복수의 교환공간에는 상기 배터리의 삽입 및 배출을 지지하기 위한 받침대가 각각 마련되는 배터리 교환장치.
제3항에 있어서,
상기 충전부는 상기 복수의 교환공간으로 삽입되는 상기 배터리의 삽입 방향을 기준으로 상기 배터리의 삽입단과 접속 가능하도록 상기 복수의 교환공간 내에 각각 마련되는 배터리 교환장치.
제1항에 있어서,
상기 개폐유닛은 상기 복수의 삽입구에 각각 대응되도록 복수개 마련되는 배터리 교환장치.
제6항에 있어서,
상기 개폐유닛은,
상기 삽입구를 선택적으로 개방 및 폐쇄 가능하도록 슬라이딩 구동 가능한 다관절 도어;
상기 다관절 도어를 구동시키는 구동원; 및
상기 다관절 도어가 상기 삽입구를 개방 및 폐쇄시키도록 슬라이딩되는 방향을 전환시키도록 가이드하는 가이더;
를 포함하는 배터리 교환장치.
제1항에 있어서,
상기 교환유닛은 상기 배터리를 충전시키기 위한 전력공급부가 더 구비되고,
상기 전력공급부는 적어도 태양전지, 연료전지, 풍력, 조력, 지열 가운데 어느 하나의 신재생 에너지원인 배터리 교환장치.
제1항에 있어서,
상기 배터리의 충전 정보 및 교환 정보를 실시간으로 획득하여 제어하는 제어유닛;
을 포함하며,
상기 제어유닛은,
상기 복수의 배터리 각각에 대한 전압 및 전류를 측정하는 센서부; 및
상기 센서부로부터 측정된 정보로 상기 복수의 배터리 각각에 대한 충전 성능을 분석하는 분석부;
를 포함하는 배터리 교환장치.
제9항에 있어서,
상기 제어유닛은 상기 센서부로부터 측정된 정보를 취합하여 상기 분석부로 전송하는 취합부를 포함하는 배터리 교환장치.